【摘要】本文以小學科學《誰輕誰重》為例，以改進創(chuàng)新實驗裝置為切入點，從實驗教學目標、內(nèi)容設計、方法設計、教學過程設計、教學反思等方面進行實驗教學設計，促使學生通過實驗探究初步建立對“物體有輕重”的認識。

【關(guān)鍵詞】小學實驗教學 說課 自制教具 《誰輕誰重》

《義務教育小學科學課程標準》（2017年版）明確提出“倡導探究式學習”，通過物質(zhì)科學領(lǐng)域內(nèi)容的學習，“幫助學生初步養(yǎng)成樂于觀察、注重事實、勇于探索的科學品質(zhì)”。教科版小學科學教材一年級下冊第一單元第2課《誰輕誰重》實驗教學的設計，是基于學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以學生原有知識水平為元認知起點，以改進創(chuàng)新實驗裝置為切入點，引導學生了解物體有輕重，比較不同物體的輕重并排序，促使學生初步形成對“物體有輕重”的認識而進行。以下，筆者以《誰輕誰重》一課的教學為例，根據(jù)實驗教學說課流程，從實驗教學目標、實驗內(nèi)容設計、實驗方法設計、教學過程設計、教學反思與評價等方面進行闡述。

一、教材分析

《誰輕誰重》一課隱含的科學概念是：質(zhì)量是物體的基本屬性之一，并且質(zhì)量可以通過測量而得到。對一年級學生而言，他們需要了解物體有輕重，能夠比較不同物體的輕重并進行排序。這個階段的學生，已經(jīng)初步掌握了一些觀察、描述物體的方法（如看一看、聽一聽、摸一摸、聞一聞等），積累了一些關(guān)于物體特征的科學詞匯（如大與小、多與少、長與短、輕與重等），甚至意識到可以用“掂一掂”（即掂量）的方式比較物體的輕重。但學生在自主探究過程中不難發(fā)現(xiàn)，對物體輕重的相互比較，不同的人可能得到不同的結(jié)果，尤其是兩個物體的重量接近時，很難通過掂量進行判斷。那么，要準確判斷物體的輕重，還有哪些更好、更科學的方法？由此，筆者針對一年級學生的年齡特點，用自制教具——聲光電多維數(shù)字天平儀進行稱量，最后通過小組合作、討論、觀察、比較、統(tǒng)計等多樣化手段得出結(jié)論。

二、實驗教學目標及重難點

根據(jù)教材結(jié)構(gòu)與內(nèi)容分析，制訂以下實驗教學四維目標。

1.科學知識概念目標：質(zhì)量是物體的特征之一，且質(zhì)量可以被測量;

2.科學探究目標：用稱一稱、掂一掂、試一試等方法比較物體的輕重;

3.科學態(tài)度目標：進一步對研究物體產(chǎn)生興趣和愿望;

4.科學、技術(shù)、社會與環(huán)境目標：認識到用稱一稱、掂一掂、試一試等方法進行測量，測量結(jié)果的準確程度不同。

本課實驗教學重點是用稱一稱、掂一掂、試一試等方法進行物體輕重的比較，幾種不同的方法可能導致結(jié)果的準確度各異。本課實驗教學難點是用簡易天平和聲光電多維數(shù)字天平儀進行測量并記錄，認識到用稱量的方法測量物體的輕重更準確、更科學。

三、實驗內(nèi)容設計

教材提示可以用乒乓球、木塊、塑料塊、小橡皮、大橡皮等五種物體進行“誰輕誰重”的比較。為了有效達成教學目標，本課實驗內(nèi)容設計為三大部分。

1.預測：猜一猜，預測幾種物體的輕重并做記錄。

2.掂量：掂一掂，用手比較物體的輕重并做記錄。

3.稱量：稱一稱，用簡易天平和筆者自制的實驗裝置——聲光電多維數(shù)字天平儀，比較物體的輕重，并進行數(shù)據(jù)記錄、對比。

四、實驗方法設計

（一）實驗操作出現(xiàn)的問題

根據(jù)教材實驗，筆者先引導學生分別用“猜一猜”“掂一掂”“稱一稱”三種方法比較不同物體的輕重。部分學生在使用課本提示的實驗器材——簡易天平進行實驗操作，并在實際操作過程中發(fā)現(xiàn)三個問題，同時引發(fā)筆者進一步思考，具體如下。

1.問題一：天平左右不平衡怎么辦？

由于簡易天平僅用三根木條組合而成，部分學生在稱量前沒有做到讓平臺左右平衡，導致實驗一開始就出現(xiàn)了數(shù)據(jù)偏差。

2.問題二：怎么判斷天平是否左右平衡？

簡易天平的木條上沒有任何標記，部分學生只能憑肉眼判斷平臺是否平衡，缺乏精細化天平儀的指針判斷，導致重量接近的物體輕重難以進行比較。

3.問題三：底座不穩(wěn)怎么辦？

教材中的簡易天平底座僅有一塊薄木板，在分組實驗過程中，常常因為底座不穩(wěn)而導致天平倒下，實驗必須重做。

（二）實驗情況分析

根據(jù)課堂中匯總的實驗排序結(jié)果，筆者針對不同學校一年級的6個教學班、72個實驗組進行調(diào)查，由調(diào)查結(jié)果可知，稱量結(jié)果與實際結(jié)果不相符的有21組，錯誤率達29.2%（如下表所示）。

這樣的結(jié)果說明，一些組別的學生沒有意識到，用稱量的方法測量物體的輕重更為準確。

（三）解決方案：自制教具——聲光電多維數(shù)字天平儀

為了使實驗過程更規(guī)范，稱量結(jié)果更準確，也為了進一步提升不同層次學生的科學素養(yǎng)，筆者通過自制教具——聲光電多維數(shù)字天平儀（該教具于2019年8月29日由國家知識產(chǎn)權(quán)局專利受理，申請?zhí)枺?01921417281.5），以新技術(shù)助推科學探究，更科學、準確、直觀地測量物體的輕重。

五、教學過程設計

（一）教學設計

根據(jù)以上教學內(nèi)容，筆者針對實驗教學環(huán)節(jié)設計如下教學過程。

1.探索：自主選擇以下一至兩種方法進行稱量，比較物體的輕重并做好記錄。

（1）方法一：簡易天平測量法。用教材提供的簡易天平進行稱量并做記錄，學生平均用時為4分05秒，準確率為70.8%。

（2）方法二：左物右碼稱量法。教師首先進行現(xiàn)場演示，將聲光電多維數(shù)字天平儀放置水平桌面，在左右兩個托盤分別放入大小相同、重量相等的白紙，直接讀取數(shù)字：數(shù)字為“0”代表天平左右平衡;數(shù)字不為“0”，則通過調(diào)節(jié)平衡螺母使數(shù)字顯示為“0”。其次，根據(jù)“左物右碼”原則，將乒乓球、木塊、塑料塊、小橡皮、大橡皮五種稱量物體分別放在天平左側(cè)托盤，此時的數(shù)字發(fā)生了變化。隨后，將回形針等物體作為標準物逐一放置在天平右側(cè)的托盤，直至數(shù)字顯示為“0”，數(shù)出回形針個數(shù)，學生將五種物體依次稱量并一一記錄。此方法平均用時為4分12秒，準確率為91.7%。

（3）方法三：直接讀數(shù)稱量法。教師首先進行現(xiàn)場演示，將聲光電多維數(shù)字天平儀放置水平桌面，直接讀取數(shù)字，數(shù)字顯示為“0”代表天平左右平衡;數(shù)字顯示不為“0”則調(diào)節(jié)平衡螺母使數(shù)字讀取為“0”，然后將五種稱量物體（乒乓球，木塊，塑料塊，大、小橡皮）分別放置在聲光電多維數(shù)字天平儀左側(cè)，通過聲光電多維數(shù)字天平儀進行數(shù)字化稱量，數(shù)字越大代表物體越重;反之，數(shù)字越小代表物體越輕。此方法，學生平均用時僅需3分05秒，準確率高達98.6%。

2.研討：比較猜測、掂量、稱量哪種方法更為準確？

3.拓展：形狀相似、大小相同的兩個碗，它們一樣重嗎？

通過改進創(chuàng)新實驗裝置，能較為準確地比較物體的輕重。（附學生實驗過程視頻，略）

（二）設計原理

自制教具——聲光電多維數(shù)字天平儀通過增加智能控制板及聲光電裝置，使物體出現(xiàn)輕重變化，導致聲光電多維數(shù)字天平儀數(shù)字、聲音、光電發(fā)生變化，測量結(jié)果更為明顯，進一步完善了學生在探究過程的直觀體驗，準確性、高效性、普及性、推廣性更強。

（三）創(chuàng)新點

與簡易天平相比，自制教具——聲光電多維數(shù)字天平儀的使用讓測量結(jié)果更為準確，主要有六大創(chuàng)新點，其中前三大創(chuàng)新點回應了學生提出的三個問題，后三大創(chuàng)新點則是該裝置的新增功能。

1.有可調(diào)節(jié)的平衡螺母進行左右兩端的平衡調(diào)節(jié)。

2.數(shù)字可視化，天平平衡則顯示為“0”。

3.加大天平的底座面積，使其更為穩(wěn)固。

4.物體輕重的數(shù)字越大，物體越重;數(shù)字越小，則物體越輕。

5.物體輕重有聲音提示，單側(cè)物體越重，提示音越大。

6.物體輕重有光電提示，天平光電隨物體的重量變化而使亮度發(fā)生變化。

此外，聲光電多維數(shù)字天平儀的數(shù)字顯示、聲音及光電功能可以分別控制開關(guān)，教師、學生可以根據(jù)實際需要進行選擇，或同時使用，或使用其中一種功能。該裝置既達到本節(jié)課設定的教學目標，也突破了教學重、難點。此外，該裝置可以拓展應用于教科版小學科學三年級上冊《空氣有質(zhì)量嗎？》等實驗教學中。

六、教學反思

（一）基于學情有效改進實驗裝置

改進實驗裝置的目的是提高科學課堂的有效性。本實驗裝置引入“互聯(lián)網(wǎng)+”及數(shù)字化方式，將原有的簡易天平進行數(shù)字化改進，既提升了精確度，又降低學生實驗操作的難度，減少實驗操作用時，便于學生科學、準確、直觀地觀察物體的輕重，構(gòu)建相應的科學概念。

（二）基于問題有效創(chuàng)新實驗教學

實驗教學創(chuàng)新是為了更好地實現(xiàn)教學目標，突破教學重、難點。本實驗教學通過提供更多實驗儀器，拓展更多實驗方法，以聲、光、電多維數(shù)字天平儀的引入為切入點，切實解決學生無從下手、稱量失誤、結(jié)果不一等問題，有效鼓勵學生持續(xù)性探究，提高課堂教學的實效性。

（三）基于教學有效培養(yǎng)核心素養(yǎng)

科學課是以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為宗旨。本課基于學情、實驗、事實、數(shù)據(jù)等，通過教師的“教”——實驗裝置的改進與創(chuàng)新，獲得學生的“學”——觀察認知與實驗探究，提高了教學成效，培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

總之，通過科學實驗裝置的改進與創(chuàng)新，學生不但對物體輕重有了感性的認識，還對科學探究產(chǎn)生濃厚的興趣。在今后的教學中，筆者還將通過改進實驗裝置、創(chuàng)新實驗教學等方式，做到愛教、會教、巧教、樂教，鼓勵學生愛學、會學、巧學、樂學。

注：本文課例在2019年全區(qū)中小學實驗教學說課活動中獲一等獎;本文作者在第七屆全國中小學實驗教學說課活動中被評為2019年度全國中小學實驗教學能手。

作者簡介：梁惠娟（1980— ），女，壯族，廣西南寧人，碩士研究生學歷，一級教師，南寧市鳳翔路小學景暉校區(qū)副校長，研究方向為小學科學教育。

（責編 楊 春）